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保偏光纤内外涂层应力对光纤双折射的影响分析

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光子学报 2024年第6期53卷 162-172页

作者：吴庆哲李萌徐丹李绪友哈尔滨工程大学智能科学与工程学院惯性导航与测控技术研究所哈尔滨150001 江苏法尔胜光电科技有限公司无锡214000

通过研究熊猫型保偏光纤的应力区结构和材料的热膨胀系数、杨氏模量、泊松比,得出了提升保偏光纤双折射的方法。根据内外涂层材料低温特性不同,得出了减小光纤涂层直径能增强光纤双折射的结论。利用COMSOL有限元分析软件建立了光纤环内... 详细信息

通过研究熊猫型保偏光纤的应力区结构和材料的热膨胀系数、杨氏模量、泊松比,得出了提升保偏光纤双折射的方法。根据内外涂层材料低温特性不同,得出了减小光纤涂层直径能增强光纤双折射的结论。利用COMSOL有限元分析软件建立了光纤环内部受力模型,并分析了光纤涂层材料和不同厚度比例对绕制张力的抑制效果。仿真结果表明,当光纤包层直径和外涂层直径一定时,存在内外涂层最佳厚度比例,较原光纤厚度比例抑制绕制张力效果提升约10%,内外涂层的杨氏模量、泊松比的改变也能有效地减小绕制张力的作用。

关键词：应力区双折射涂层光纤环绕制张力

基于FIA*-APF算法的蟹塘投饵船动态路径规划

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农业工程学报 2024年第9期40卷 137-145页

作者：孙月平方正袁必康孙杰孟祥汶汪彦彤赵德安江苏大学电气信息工程学院镇江212013 常州东风农机集团有限公司常州213200 江苏大学机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室镇江212013

为了提高无人投饵船在含障碍物河蟹养殖池塘自主巡航的作业效率和安全性,该研究提出基于改进A*算法与人工势场法相融合(fusion of improved A*and artificial potential field,FIA*-APF)的蟹塘投饵船动态路径规划算法。首先引入动态加... 详细信息

为了提高无人投饵船在含障碍物河蟹养殖池塘自主巡航的作业效率和安全性,该研究提出基于改进A*算法与人工势场法相融合(fusion of improved A*and artificial potential field,FIA*-APF)的蟹塘投饵船动态路径规划算法。首先引入动态加权因子优化A*算法评价函数;其次加入转折惩罚函数并删除冗余点,接着利用B样条曲线对全局路径进行平滑处理;最后将改进A*算法得到的全局路径作为改进人工势场法中的引力路径,生成投饵船自主巡航高效路径。根据养殖池塘创建静态和动态2种仿真环境,分别对传统人工势场法(traditional artificial potential field,TAPF)、基于A*和人工势场法的融合算法(the A*and artificial potential field,TA*-APF)和FIA*-APF算法的性能进行20次测试。仿真试验结果表明:2种环境下,FIA*-APF算法的平均规划时间是TAPF算法的17.23%,是TA*-APF算法的51.96%,平均指令节点数量比TAPF算法减少50.64%,比TA*-APF算法减少65.03%,平均路径长度比TA*-APF算法减少2.82%。蟹塘试验结果表明:FIA*-APF算法的规划时间为TAPF算法的38.16%,为TA*-APF的62.42%,路径长度比TAPF算法减少29.13%,比TA*-APF减少10.15%;另外,TAPF和TA*-APF算法规划路径上大于60°的转角分别是FIA*-APF算法的3.28和2.62倍,大于100°的转角分别是FIA*-APF算法的3.73和1.67倍,该研究算法规划的路径更高效平滑。研究结果可为无人投饵船自主导航提供参考。

关键词：无人投饵船算法导航路径规划 A*算法人工势场法动态避障

基于改进YOLOv8n-seg的蟹塘水草区域分割与定位方法

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农业工程学报 2024年第17期40卷 224-233页

作者：孙月平刘勇郭佩璇李自强孟祥汶赵德安江苏大学电气信息工程学院镇江212013 常州东风农机集团有限公司常州213200 江苏大学机械工业设施农业测控技术与装备重点实验室镇江212013

目前蟹塘内水草清理以人工作业为主,劳动强度大,作业效率低,自动水草清理船能大幅降低劳动强度,提高作业效率,而确定蟹塘水草分布是规划水草清理船高效作业路径的关键基础。针对无人机采集的蟹塘水草图像中水草与岸边植被相似性高、难... 详细信息

目前蟹塘内水草清理以人工作业为主,劳动强度大,作业效率低,自动水草清理船能大幅降低劳动强度,提高作业效率,而确定蟹塘水草分布是规划水草清理船高效作业路径的关键基础。针对无人机采集的蟹塘水草图像中水草与岸边植被相似性高、难以准确区分等问题,该研究提出一种基于改进YOLOv8n-seg的蟹塘水草区域分割与定位方法。改进模型从降低模型大小和提高召回率的角度出发,首先基于RT-DETR(real-timedetectiontransformer)的HGNetv2(hierarchical graph network)轻量化网络结构重设主干特征提取网络,缩减模型体积;其次以Efficient Rep轻量化结构为基准重构颈部网络,在降低参数量的同时增强模型的多尺度特征融合能力;接着在特征提取层引入SegNext注意力机制,加强模型对蟹塘水草区域的敏感度。为了消除模型在识别过程中产生的冗余区域,进一步提高分割精度,采用二值化处理对分割结果进行优化,并结合图像处理算法对水草区域进行面积筛选;经过坐标转换后得到精确水草轮廓经纬度坐标。试验结果表明:改进模型对蟹塘水草具有良好的区分度和分割效果,其参数量和计算量分别为1.49 M和8.4 GFLOPs,召回率和平均精度均值分别为91.5%和95.6%,与原YOLOv8n-seg模型相比,模型体积减小了49.7%,分割速度提升了32.3%。在坐标转换试验中,水草定位精度平均误差为0.22 m,验证了改进模型能够满足蟹塘水草区域分割与定位要求。研究结果为后续水草清理船自动作业路径规划研究提供参考。

关键词：蟹塘水草清理船图像分割 YOLOv8n-seg 坐标转换路径规划

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污泥与煤流化床混燃特性

煤炭学报 2024年

作者：高远王卫群黄治军段元强段伦博江苏方天电力技术有限公司东南大学能源与环境学院能源热转换及其过程测控教育部重点实验室

污泥与煤混燃能够有效改善燃料的着火和燃烧特性，实现污泥的无害化与资源化利用。市政污水在消毒和脱水过程中引入的氯元素会增加市政污泥中的氯含量，进而对锅炉换热面和环保设备产生不利影响。本研究利用热重-傅立叶红外分析仪和鼓... 详细信息

污泥与煤混燃能够有效改善燃料的着火和燃烧特性，实现污泥的无害化与资源化利用。市政污水在消毒和脱水过程中引入的氯元素会增加市政污泥中的氯含量，进而对锅炉换热面和环保设备产生不利影响。本研究利用热重-傅立叶红外分析仪和鼓泡流化床反应器，考察了不同操作条件对燃料着火、氯元素析出、灰粒径和元素分布的影响规律。结果表明，污泥中的挥发分含量较高，在其微商热重曲线中有三个失重峰，且最大失重峰出现在挥发分析出和燃烧阶段。随着污泥掺烧比例增加，燃料的着火温度和燃尽温度降低；CO、NO和SO2的排放浓度随着污泥掺烧比例的增加而增加，污泥中较高的挥发分含量促进了CO的生成，同时减弱了密相区的还原性气氛，不利于NO的还原；燃烧过程中，无论是热重还是流化床实验均表明燃料中85%以上的氯元素都以HCl形式析出，且灰对HCl的自捕集作用较弱，燃料中绝大多数氯元素最终都以气态HCl形式进行排放；飞灰的平均粒径随着污泥掺烧比例的增加而减小；随着污泥掺烧比例的增加，飞灰中的钾、磷和铁含量显著上升，尤其是磷元素的增幅最为明显。

关键词：污泥掺烧污染物 HCl析出特性流化床

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污泥掺烧对燃煤电站污染物控制装置的影响

煤炭学报 2024年

作者：王卫群黄治军张恩先段元强段伦博江苏方天电力技术有限公司能源热转换及其过程测控教育部重点实验室能源与环境学院东南大学

采用燃煤电站进行污泥掺烧即可以实现污泥的高效消纳，又可以利用燃煤电站现有的污染物控制装置对污泥燃烧生成的污染物进行有效控制。但燃煤电站的实际运行经验也表明污泥掺烧后会对污染物控制装置的稳定运行带来不利影响。本研究在660... 详细信息

采用燃煤电站进行污泥掺烧即可以实现污泥的高效消纳，又可以利用燃煤电站现有的污染物控制装置对污泥燃烧生成的污染物进行有效控制。但燃煤电站的实际运行经验也表明污泥掺烧后会对污染物控制装置的稳定运行带来不利影响。本研究在660 MWe超低排放燃煤机组上进行了污泥掺烧实验并开展现场测试，研究了污泥掺烧对痕量元素分布、灰渣特性影响机制，评估了污泥掺烧对选择性催化还原（SCR）脱硝、静电除尘及烟气湿法脱硫系统的潜在影响。实验所用的市政和印染污泥混合物中含有较高浓度的Ni、Cu、Zn和Mn元素，但在5%的湿污泥掺烧比例下并未改变重金属元素在系统中的分布，除了Hg以外的绝大部分重金属元素仍然分布在颗粒相中，仅有少量的Pb、Cr和Ni元素出现在脱硫石膏中；实验所用污泥的Cl元素含量要远高于原煤，在SCR反应器入口采用EPA Method 26A方法对烟气中的HCl和Cl2浓度进行了采样测试，结果表明，燃烧时燃料中75%以上的Cl元素都以HCl的形式释放到烟气中，使得脱硫浆液中含有较高浓度的Cl-离子；掺烧污泥后PM1～PM10的超微米颗粒的生成量则要低于未掺烧工况，且污泥飞灰中较高的Fe2O3、P2O5浓度降低了飞灰比电阻，有利于提高混燃后静电除尘器的效率；污泥掺烧后部分细颗粒进入脱硫浆液，造成脱硫石膏脱水困难，而浆液中Cl-浓度的增加，进一步导致脱硫石膏含水率升高。

关键词：燃煤电站污泥掺烧环保设备重金属元素湿法脱硫

基于数据驱动的SCR系统性能预测及优化模型研究

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洁净煤技术 2024年

作者：黄治军王煜兴王卫群朱洁雯段元强段伦博江苏方天电力技术有限公司能源热转换及其过程测控教育部重点实验室能源与环境学院东南大学

NOx浓度预测和喷氨优化对于SCR脱硝系统和机组运行具有重要意义，为了克服SCR系统各运行变量间存在的不同时间延迟以及相互耦合问题，提出了一种考虑了时间延迟的NOx浓度预测及喷氨量优化模型。首先根据变量间最大互信息系数确定了变量... 详细信息

NOx浓度预测和喷氨优化对于SCR脱硝系统和机组运行具有重要意义，为了克服SCR系统各运行变量间存在的不同时间延迟以及相互耦合问题，提出了一种考虑了时间延迟的NOx浓度预测及喷氨量优化模型。首先根据变量间最大互信息系数确定了变量间的时间延迟，并重构了数据集。然后基于平均影响值法确定了最优输入变量集，并建立了SCR系统出口NOx浓度的神经网络预测模型。最后采用了粒子群算法对出口SCR系统进行喷氨量优化，在满足NOx排放限额的前提下减少出口氨逃逸量。基于电厂实际运行数据测试结果表明：所提出的模型能够较好的预测出口NOx浓度，考虑各变量时间延迟能够提高SCR脱硝系统预测准确度。利用平均影响值法进行特征处理能够大大减小训练的耗时，同时对模型的精度影响不大。而利用粒子群算法能够指导喷氨量的调节，避免出口NOx浓度超标。

关键词： NO 排放预测时间延迟神经网络喷氨量优化

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基于STM8的小型果蔬烘干机的设计

南方农机 2024年第17期55卷 1-4,19页

作者：宋晓菲王鹏冯伟丁献忠江苏凯拓测控技术有限公司江苏无锡214043 无锡职业技术学院江苏无锡214122 江南大学信息与控制国家级实验教学示范中心江苏无锡214122 云南兴农家烘烤设备股份有限公司云南昆明650032

[目的]传统果蔬烘干机体积大、功率大、能耗高,自动化、智能化程度低,亟需设计一款灵巧轻便、数字智能的新型果蔬烘干机。[方法]针对果蔬制干技术及传统果蔬烘干机存在的不足,设计了一款基于STM8的小型果蔬烘干机,对其整体结构及工作原... 详细信息

[目的]传统果蔬烘干机体积大、功率大、能耗高,自动化、智能化程度低,亟需设计一款灵巧轻便、数字智能的新型果蔬烘干机。[方法]针对果蔬制干技术及传统果蔬烘干机存在的不足,设计了一款基于STM8的小型果蔬烘干机,对其整体结构及工作原理进行了系统阐述与分析,对温控器、风机转速等硬件电路进行了选型,并对软件程序进行了开发设计。[结果]1)硬件设计中采用高度集成的STM8单片机作为主控CPU,降低了成本;采用键盘与数码管专用驱动芯片设计了驱动界面,节约了硬件资源;采用数字交流调压技术控制风机转速、专用驱动电路控制PTC陶瓷加热器,实现了温度控制。2)软件设计采用固件库编程,提高了开发效率;利用STM8片内EEPROM实现了参数的保存与加载,进而实现了智能化;利用STM8片内16位定时器和ADC实现了定时时间的精确控制与烘干温度的精确采集。[结论]该果蔬烘干机具有小型化、功耗低、成本低、智能化的特点,能够烘干常见的水果、蔬菜,适合农户使用,也适宜在偏远农村使用,推广应用场景广阔。

关键词： STM8单片机小型智能果蔬烘干机

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旋转机械故障诊断方法的研究与应用

模具制造 2024年第3期24卷 133-135页

作者：刘继苏州博睿测控设备有限公司江苏苏州215000

旨在探究旋转机械故障诊断系统的设计与应用,针对工业中常见的旋转机械故障问题进行研究。分析了旋转机械故障的特点、常见类型。通过实际案例的应用,介绍了振动分析技术在水泵叶片和航空发动机等旋转机械中的应用案例。本研究的成果对... 详细信息

旨在探究旋转机械故障诊断系统的设计与应用,针对工业中常见的旋转机械故障问题进行研究。分析了旋转机械故障的特点、常见类型。通过实际案例的应用,介绍了振动分析技术在水泵叶片和航空发动机等旋转机械中的应用案例。本研究的成果对工业生产中旋转机械的维护和故障预防具有重要意义。

关键词：旋转机械故障诊断振动分析

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计及风力发电机转速安全约束的DFIG一次调频模型预测控制策略

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南京理工大学学报 2024年第2期48卷 155-164页

作者：周涛张锋杨徐妍王亚伦纪子洋南京理工大学自动化学院江苏南京210094 江苏方天电力技术有限公司江苏南京211102

针对传统方法控制双馈感应发电机(DFIG)的调频效果过于依赖参数整定的问题,该文提出了一种基于模型预测控制(MPC),计及转速安全约束的风力发电机参与一次调频控制策略。该方法结合风力发电机动力学模型与频率响应模型建立预测模型,通过... 详细信息

针对传统方法控制双馈感应发电机(DFIG)的调频效果过于依赖参数整定的问题,该文提出了一种基于模型预测控制(MPC),计及转速安全约束的风力发电机参与一次调频控制策略。该方法结合风力发电机动力学模型与频率响应模型建立预测模型,通过线性回归方法变参考值将风力发电机转速的稳定性纳入考虑。相较于虚拟惯性控制等方法将系统频率偏差与转子动能直接关联,该文方法通过建立全新的预测模型,实时统筹考虑整个系统的状态信息,无需反复调整参数,在考虑转速安全性的同时兼顾全局性能。最后,通过实际算例分析验证了该文调频策略的有效性以及相对现有方法的优越性。

关键词：双馈感应发电机一次调频频率响应模型模型预测控制转子动能控制虚拟惯性控制转速安全线性回归